绿色制造研究
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绿色制造研究范文第1篇
环境保护问题随着人们生活水平、社会发展水平的不断提高变得越来越重要，生产和生活上的节能减排问题也受到人们的广泛关注。本文涉及的绿色制造是一个综合考虑环境影响以及资源效益的现代化的制造模式，现如今。机械加工也在逐渐向着一个“高速、高效、绿色环保”的新方向发展。合理利用资源，降低零件的制造成本也是环保的一个重要方面，是可持续发展在机械制造工艺中的具体体现。
关键词：
绿色环保；机械制造；工艺
绿色制造是一种面向环境的制造模式，其指的是在机械的制造过程中，比较系统、合理的考虑到生产制造对环境的各种影响，提高对资源的利用效率。总而言之，绿色制造的最终目的就是通过权衡环境和生产从而在产品的生产设计、生产制造以及包装运输、顾客使用、最终报废的整个生命周期中对环境的影响做到最小，在实现企业经济效益的大前提下，实现其与社会效益的最优协调组合。
1绿色制造工艺技术的概述
绿色制造，顾名思义就是符合绿色理念的制造，又被称为环境意识制造。在综合考虑环境影响和资源效益的现代化的前提之下，将环保理念贯穿于整个产品的设计、制造以及包装和运输等过程，其目标是降低整个过程中对环境的负面影响，提高资源的利用效率。绿色制造这种现代化的制造模式是国家倡导的可持续发展在实际生产过程中具体体现，也是在保证在产品质量、功能、成本的前提下，权衡环境影响和资源效率的重要措施，符合环境保护的要求。
2绿色制造理念下的机械制造工艺类型
2．1节约资源型的工艺技术
在产品的生产制造的过程中，会大量的消耗和使用原材料，尤其是对于一些不可再生的金属材料，这些材料的大量使用会对产品成本会带来很大的负面影响，不符合我国现行的绿色环保可持续发展的战略思想，因此，在整个机械制造的过程中应当积极的推广和使用资源的生产技术，具体体现在以下几个方面:
2．1．1绿色材料
在生产制造产品的过程中，产品在设计之初就应当选择性价比较高的，能和环境有较好协调性的原材料。这就可以通过改善和优化几点产品的生产功能，将其内部的结构尽可能简化，将产品的使用种类简化，在原材料的加工上应当选择容易加工的材料，降低生产制造的难度。另外，在生产制造的过程中，应当尽量选用较低能耗、对环境的污染性小的原材料。同时，应当做好对可回收材料的回收利用工作。
2．1．2少无切削加工技术
在当前的机械生产过程中，所谓的少无切削加工技术指的就是通过精确成型的生产方法来制造机械零件的工艺。在现阶段，随着生产技术的不断进步，新型的制造工艺以及新技术的不断普及和成熟，精铸、摆碾等新技术以及相应的工程塑料技术已经在机械制造领域有了较好的应用，逐渐向着成熟的方向发展，在实际的生产过程中，已经成型的产品零件不需要在重新加工，直接可以使用，这样可以大大降低产品的生产制造周期以及生产的成本。
2．1．3节水制造技术
水是生产过程中不可或缺的一种资源，对机械的生产有着重要的作用。但是由于我国的水资源分布不均衡，在南方水资源充足，而在北方等地区水资源就显得十分紧缺。因此，在环保型的机械制造过程中，应当积极的探究节水制造的新技术和新工艺。
2．1．4回收利用
在绿色设计和绿色生产过程中，应当重视对可回收材料的回收利用，对已经报废的机械产品进行再回收利用符合绿色可持续发展的战略思想，也可以将传统的开环模式转化为部分的封闭模式。在这个过程中生产制造商可以对部分的器件进行选择性再利用，降低生产的成本。
3绿色环保制造工艺的开发策略
3．1选择绿色的原材料
绿色材料的选用应当具有良好的使用性能，同时又能够满足制造工艺的特性，并且与环境具有良好的协调性，绿色原材料的选择是实现绿色制造的关键性因素。在绿色材料的选择过程中应当考虑以下的几个原则。
(1)优先选择可再生的材料，尽量选择那些可回收利用的材料，从而提高资源的利用效率，实现可持续的发展。
(2)选用原料较为丰富的，成本相对来说较低的，少污染的材料。避免价格昂贵、污染程度大的原材料。
(3)尽可能选择那些环境兼容性较好的材料，避免使用有毒有害的原材料。提高产品的回收率，节约能源，保护生态环境。
3．2采用较为先进的成型技术
3．2．1快速成型RP技术
快速成型技术又称为快速原型制造技术，是根据三维CAD数据，通过快速成型机，将一层一层的原材料堆积而成的实体原型。该工具的使用与传统的加工方式有着很大的区别，可以在没有任何刀具、模具的情况下，精确的制造出所需要的三维立体形状，实现零件的生产工作。因此，其在节约资源能源方面十分有益，减少对环境的污染又提高新产品的制造速度。
3．2．2绿色切削加工技术的应用
在产品的生产过程中，切削液是机械加工的主要污染来源，在成本的计算过程中，切削液的花费占据六分之一，因此，解决切削液带来的问题最有效的途径就是采用绿色的切削加工技术。绿色切削加工技术是一种可以充分考虑环境与资源问题的加工技术，在整个加工过程中做到了对环境污染最小，对资源利用最高的目的。当前国内外对绿色切削的研究主要集中在干式切削、低温切削以及绿色湿式切削，对于绿色环保的切削液的研究也在积极的进行。绿色切削是当前的一项新的课题，越来越受到大家的广泛关注，其也将会是未来绿色制造业的重要组成部分。
4结语
在世界各国都越来越重视绿色环保的基础之上，加之环境问题也成为了各个国家关注的重点，制造业的绿色制造项目也是改变传统制造模式、推行绿色制造技术、推行绿色材料的一个重要项目。在工业生产过程中，绿色制造理念的应用和推广可以有效的降低生产对环境的污染、降低生产的成本，为企业的可持续发展提供一定的支持。因此，做好绿色理念下的生产机械制造工艺的研究十分重要。
参考文献:
［1］覃华军．试述绿色制造理念下的机械制造工艺［J］．地球，2014(5):279．
绿色制造研究范文第2篇
【关键词】制造型企业;绿色竞争力;绿色战略
一、引言
“绿色”俨然已经成为环保的代名词,进入21世纪以来,环境问题日益严峻,我国乃至世界都已经陷入了高投资、高能耗、高污染、低产出、低效益的“三高两低”的恶性循环。如何在追求经济发展的同时注重环保,进行可持续发展,这已经成为当今世界的首要问题。特别是2008年爆发的国际金融危机给中国经济发展和环境保护带来了严峻的挑战,不少企业都在严冬中寻找各种生存之道。在这场全世界都在捍卫自己经济的战争中,“绿色经济”诞生了。当越来越多的消费者愿意为绿色产品买单的时候,聪明的企业就应该考虑通过与环境保护相关的战略管理、产品创新、商业模式创新来发展绿色经济,创造价值并构建自己的竞争优势,形成自己的绿色竞争力。
在我国,制造业作为从事生产经营活动的主体,为我国的经济做出了巨大贡献,但是它也是引发环境问题的主要源头。无论从利益因素和社会因素还是生态因素和个人因素来考虑,我们都应该在制造型企业中实施绿色革命。同时,由于各国环保意识的不断增强,以环境保护为名制定苛刻的法律制度或环境保护制度而不让国外产品入境的“绿色壁垒”正在成为贸易壁垒的主体[1]。面对这一系列的挑战,我国制造型企业只有进行绿色革命,建立持续的绿色竞争力才能在市场竞争中保持不败之地。
二、文献综述
绿色竞争力最近几年才成为备受关注的对象。关于绿色竞争力的定义,国内外很多学者都对它做过研究,但是却没有统一的定义。在Porter(1991)看来,绿色竞争力,即基于环保、健康和可持续发展目标的绿色经济模式而取得市场竞争优势的能力,它已成为国家、地区和企业核心的竞争力[2]。Porter 关于绿色竞争力这一理念的提出,将经济效益与生态效益结合起来,为以后的学者做这方面的研究奠定了基础。
国内学者也对绿色竞争力进行了定义,吴晓玲(2004)认为,企业绿色竞争力是指在竞争的市场环境下,企业基于环境保护和自身利益的需要,采用可持续发展战略,通过配置和创造企业资源,并与外部环境交互作用,向市场提供比竞争对手更具吸引力的绿色产品和服务,从而在占有市场、创造价值、保护环境和可持续发展等方面获得竞争优势的能力[3]。洪小瑛(2002)认为,绿色竞争力是一个系统的概念,由绿色资源、绿色技术、绿色管理、绿色生产等要素综合作用而形成[4]。孟晓飞,刘洪(2003)认为,企业通过为消费者提供绿色产品或服务,并将企业自身利益融入为消费者与社会创造价值的过程中,给企业带来的强有力的竞争地位,是将企业、消费者、环境三方面利益整合到一起所形成的价值创造系统[5]。以上两方面的理论都将绿色竞争力看做是一个系统的概念,它包含了很多内容。而赵领娣,徐新(2005)认为,绿色竞争力即环境竞争力是指企业以符合环境保护、生态平衡、人类健康和可持续发展为目标并借此取得市场竞争优势的能力[6]。同时,杨代友(2004)认为,绿色竞争力是指在合理的制度安排下,企业通过技术和管理创新改进资源利用模式,降低对环境和健康的风险的同时所获得的市场竞争优势[1]。他将绿色竞争力看做是企业为获得竞争优势而发展的一种能力,这和Porter的定义有点类似。作者同意Porter和杨代友的观点,也认为绿色竞争力是一种竞争能力和竞争优势。
关于制造型企业绿色竞争力的评价指标体系,缪兴锋(2007)提出了三个维度:绿色竞争力的发展度、绿色竞争力的协调度和绿色竞争力的持续度,并提出了利用PCA- LINMAP 耦合模型来进行评价[7]。
三、我国制造型企业绿色竞争力现状分析
制造型企业是我国对外贸易的主体,制造业出口一直保持在很高的水平,但是目前制造业在能源消耗、环境保护方面做的很不够。我国制造型企业在绿色化水平方面也存在很大差距,除了少部分企业符合国际通行的环境标准外,其他企业都不符合环境标准,这就导致我国制造型企业绿色竞争力低下的现状。具体表现在:
(一)制造型企业特别是中小型制造型企业缺乏绿色革命的意识。国有制造型企业由于在国资委的直接监控之下,大都建立了完善的环保制度,但是很多中小型企业都没有建立起这种意识,他们的管理机构缺乏环境监测环节,他们只是一味的追求经济利润,以环境恶化的代价来换取利益。
(二)制造型企业的效率不高,技术低下,资源利用率低。根据相关资料显示,加入WTO以来,我国2/3的企业遭受了贸易壁垒,特别是今年以来,美国和欧洲各国对我国的很多出口产品都给予了反倾销制裁,这些大都是技术原因造成的。另外,据统计,目前每亿美元的GNP中,中国消费的能源为美国的2.5倍,日本的5.6倍,而排放的颗粒物为美国的8倍,日本的12.9倍。中国的“三废”排放所造成的经济损失约占GNP的5%[8]。尽管近年来国家强调技术革新,但技术对产出的贡献率仍很低。根据调查显示,我国的劳动力成本是美国的418%,而美国制造业在2000年人均产值为86559美元,是我国的1817倍。另外我国的能源利用率是32%,而发达国家是42%,工业污染排放量却是发达国家的10 倍。还有,我国产品的增值率为30%,而美国、德国和日本分别是48%,47%和41%。这说明,我国制造业投人与产出过程中存在过低的资源利用率。
(三)制造型企业的产品缺乏绿色竞争力。我国制造型企业主要还是劳动密集型企业,而缺乏相应的技术作为支撑。比如我国的纺织服装业、家具制造业、石油加工业、金属矿物制品业、橡胶制品、废弃资源和废旧材料回收加工业等行业都缺乏有绿色竞争力的产品,很多产品都不能通过国际环保检验标准,造成很多产品受到国际绿色壁垒的制约而不能出口到国外。
四、我国制造型企业绿色竞争力低下的原因分析
(一)政策方面。国家政策对环境保护缺乏监管力度,而且也没有制定出环保的鼓励政策,只是一味的控制,没有对环境保护的企业给予鼓励政策。另外,地方政府为了增加GDP,不惜以环境为代价进行大范围的生产。
(二)企业自身方面。企业自身缺乏技术创新,缺乏环保意识,资源利用率低,同时也没有从战略的高度去考虑自身产品的竞争力。如今,越来越多的人注重了绿色和环保,产品惟有在这方面下功夫才能在市场竞争中取胜。
(三)外部环境方面。国际环境的绿色壁垒越来越高,特别是发达国家。再加上我国的制造型企业对国际上的环境标准不是很了解,而且很少能够参与到国际标准的制定中,这就造成了巨大的信息不对称。
五、提高我国制造型企业绿色竞争力的途径分析
1、完善国家政策,实施可持续发展战略。可持续发展战略要求三个方面的内容,包括经济的可持续发展、生态可持续发展以及社会可持续发展。我国制造型企业在发展自身的同时要将可持续发展战略贯穿始终,提高资源的利用率,实施清洁、高效的生产,优化资源利用,逐步降级生产成本。另外,国家在政策方面应该给予支持,建立鼓励自主创新、环境保护的税收政策,建立投资政策,将资金吸引到企业可持续发展的投资上来。要鼓励企业和大学或者研究机构合作,合作建立有利于企业自身发展的环保体系。
2、企业倡导绿色革命,实施绿色战略。如今,绿色革命在制造型企业中已经悄然兴起,现在企业的战略不仅包括总体战略、业务单位战略、运营战略,还应该将绿色战略加入进来。绿色战略主要包括以下三个方面:
(1)绿色产品。绿色产品就是要求在生产和服务中加入绿色元素,例如,许多房地产公司的绿色建筑、食品行业的有机食品和饮料等等。在制造型企业中生产绿色产品,这就要求企业通过生产工艺与包装方式的改进消除生产与销售环节上的污染源,将原产品升级为绿色产品。同时,在原料选择、产品设计、生产制作、包装运输、消费使用等各个环节都将绿色的因素考虑进去。要使得消费者无论在视觉、听觉或嗅觉都可以感受到绿色带来的环保色彩,这样的产品才具有竞争力。
(2)绿色文化。公司必须从核心价值观、愿景出发建立公司的绿色文化,要将绿色融入到每个文化环节。这些环节包括:设计公司的绿色标志,对公司的产品进行绿化设计,对公司的环境进行绿化设计,对公司的员工进行绿色文化的熏陶,对生产流程环节进行绿色改进,在营销方面做到绿色营销。公司一旦树立起了绿色文化的形象,那么公司的产品自然就具有绿色竞争力了。
(3)绿色营销。绿色营销是指社会和企业在充分意识到消费者日益提高的环保意识和由此产生的对清洁型无公害产品需要的基础上,发现、创造并选择市场机会,通过一系列理性化的营销手段来满足消费者以及社会生态环境发展的需要,实现可持续发展的过程。如果绿色营销恰到好处,可以让企业增加销售额,提高市场竞争力并形成光环效应,消费者也会认为企业比竞争对手要好。要做到绿色营销,需要先选拔绿色营销人员,然后打出企业的绿色广告,并参加一些绿色环保的展览会,继而与同行建立绿色联盟,达到提升自己企业竞争力的目的。
3、发展循环经济、低碳经济。循环经济要求制造企业在资源开采环节和资源消耗环节大力提高资源综合开发和回收利用率;在废弃物产生环节大力开展资源综合利用;在再生资源产生环节,大力回收和循环利用各种废旧资源;在社会消费环节,大力提倡绿色消费。而低碳经济是近两年来的一个热点话题,低碳经济是经济发展的碳排放量、生态环境代价及社会经济成本最低的经济,本质上是一场涉及生产模式、生活方式、价值观念和国家权益的全球性能源经济革命。如今,制造企业应该将循环经济和低碳经济作为自身的发展战略来抓,提高科研开发投入力度,实现重点技术突破,要对清洁煤技术、核能技术、新能源汽车技术、可再生能源技术、重大节能技术予以重点攻关,实施国内外技术合作,从生产流程中严格控制污染和浪费,达到从源头增强产品绿色竞争力的目的。
4、参与国际事务,积极应对绿色壁垒。我国的环境标准相比于国际上的标准还显得较低,再加上我国的企业缺乏应对绿色壁垒的实力和经验,这就造成了我国制造型企业缺乏绿色竞争力。发达国家工业化程度较高,他们已经经历了我国目前的经济发展时代,因此他们在建立环保准则方面有很多经验。而我们要做的是积极参与国际事务,加快提高企业绿色化水平,提高自身的意识,积极应对绿色壁垒。
参考文献
[1]杨代友.企业绿色竞争力研究[D].复旦大学博士学位论文,2004,4.
[2]Porter M.Green Competitiveness[J].New York Times,1991(4).
[3]吴晓玲.企业绿色竞争力的理论思考[J].理论学刊,2004(2).
[4]洪小瑛.关于绿色竞争力的几点思考[J].广西社会科学,2002(3).
[5]孟晓飞,刘洪.绿色管理塑造企业绿色竞争优势[J].华东经济管理,2003(4).
[6]赵领娣,徐新.循环经济下我国企业绿色竞争力的提升[J].科技与经济,2005(5).
绿色制造研究范文第3篇
【摘要】在对绿色制造概念介绍的基础上,介绍了模具绿色制造的整个生命周期,包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段,并结合锻模、冲压模、注塑模具自身的特点,具体阐述了基于绿色制造的模具设计与制造的原则与方法。指出了模具的设计和先进制造技术与绿色思想的结合是模具工业的发展必然。
【关键词】绿色制造;模具;先进制造技术
制造业是社会经济向前快速发展的重要支柱产业,制造业在将制造资源转化成产品以及随后产品的使用和废弃后的处理过程中,将会给生态环境带来了不同程度的污染。对于制造业来说,未来所面临解决的重大问题是如何减少资源的消耗和尽可能少地产生环境污染。因而绿色制造(GreenManufacturing)应运而生,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的负影响最小,资源使用效率最高[1-2]。绿色制造主要包括以下几方面内容:一是制造问题,包括产品生命周期全过程;二是环境影响问题;三是资源优化问题。绿色制造就是这三部分内容的交叉和有机集成。
模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品,是工业生产当中的基础工艺装备。它的生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。传统的模具设计过程一般仅仅需要考虑模具产品的基本属性,如模具的功能、质量、成本和寿命等等,而很少、甚至不考虑它的环境属性和对资源、能源造成的浪费。模具工业作为制造业的一个重要组成部分,并且在我国得到迅猛发展,因而在模具行业中提倡绿色制造尤为重要。
1模具的绿色制造
由绿色制造的概念可知,“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小,还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。因此,模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就要优先考虑模具产品的环境属性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考虑原有应该考虑的模具产品应用的基本属性[3]。总的来说,模具绿色制造的整个生命周期包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段。
1.1模具的绿色设计:模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的地位,这一步解决的好坏直接影响到最终利用模具加工产品的绿色生产问题。
1.1.1模具材料的选择:模具材料的选择是模具产品设计的第一步。模具材料的“绿色程度”对最终产品的“绿色性能”具有非常重要的影响。因此,绿色模具设计必须建立在绿色模具材料基础上。绿色模具材料应是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工过程中无污染或少污染的材料;是易回收处理、可重复多次使用或可降解的材料。比如,可选择优质镜面模具钢加工型腔,辅之以良好的抛光手段;直接用不锈钢材料来加工防腐的模具,以替代表面处理的方式。另外除在材料上选用不锈钢来避免使用电镀外,也可采用镍磷镀替代电镀铬,因为镍磷镀在对氯化氢气体的防腐上要优于电镀铬,且前者对环境的危害也要小于后者。
1.1.2延长寿命的模具设计:延长产品寿命是绿色制造的主要手段之一。对于锻造模具,在提高模具寿命方面已有很多的措施,如正确选择分模面位置、选择适当的飞边槽、选择合适吨位的锻造设备、在一副锻模上开设两个终锻模膛分别单独使用等。对于冲压模具,如冲压间隙值的合理选取、尽量压缩凸模工作部分长度、采用弹性卸料板、改进凸(凹)模的结构如采用一模多形、一形两用和拼装式模具来提高模具的利用率。对于注塑模具,如采用随形冷却水道可提高注塑精度和模具使用寿命;将模具型芯由整体结构改为镶拼式结构,可解决模具的变形问题,提高模具寿命。
1.1.3模具的可回收性设计:模具的回收性设计是指在模具产品绿色的设计初期充分考虑产品中所用各种材料的回收、再利用的可能性、回收处理的方法、回收性的技术经济评估以及回收性的结构框架设计等有关一系列问题。这样就可在后续生产中尽可能节约材料,减少浪费。因此,因避免或不要过多使用铜、铅等有害或对环境有重污染的材料;尽可能减少所用材料的种类;避免使用与现有标准循环再回收过程中不相兼容的材料;多使用无需特殊工具的连接件;设计时尽可能允许使用现有的一些可重复利用的零部件等。
1.1.4模具的可拆卸性设计:模具可拆卸性对于模具绿色制造来说是很重要的。当模具在使用过程中部分零部件由于承受过大的摩擦与冲击磨损较大时,只需更换这部分零部件模具仍可使用。此外,有时只要更换凸、凹模即可实现一种新产品的生产。如果模具不具备可拆卸性不仅回造成大量可重复零部件材料的浪费,而且因废弃物处理不好导致严重的环境污染。因而在设计初期就要考虑模具结构易于拆卸,维护方便,这样就便于在后续回收处理中再利用。因此,在模具设计时应尽可能选择通用结构,以便更换;在满足强度要求的前提下,尽量采用可拆卸联接(如螺纹联接),不用焊接、铆接、胶接等;不用或少用过盈配合;采用组合模架。
1.1.5模具设计的标准化、规范化、系列化:无论是锻造、冲压模还是塑料模,都有必要向标准化、规范化、系列化方向发展,模具标准化是组织模具专业化生产的前提,而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。模具设计向标准化、规范化、系列化方向发展,便于采用和购买模许多规格的标准模架及其它标准件,而这些模架及标准件又可由专门的厂家、企业通过社会化分工进行生产,从而使有限的资源得到优化配置。另外,模具各结构单元的规范化、标准化,可使生产其的夹具数量大为减少,从而节约资源,并且加快了设计速度,缩短了设计周期,方便加工管理。
1.1.6模具CAD/CAPP/CAM一体化:模具CAD/CAPP/CAM是模具设计走向全盘自动化的重大措施。采用CAD/CAPP/CAM技术,可实现少图纸或无图纸加工和管理,一方面,节约用纸即节约资源和能源;另一方面,模具CAD/CAPP/CAM一体化也为并行工程的实现提供可能,可缩短模具设计与制造周期,提高模具研制的成功率及模具质量。
1.1.7模具的绿色并行工程:绿色并行工程是现代绿色产品设计和开发的新模式,它的核心是并行一体化设计,强调产品设计及其相关过程同时交叉进行,即在设计阶段就要考虑整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有环节和因素,如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。因此,涉及产品整个生命周期的各个部分的小组成员必须协同工作。对于模具设计,不但需要模具设计小组成员之间进行讨论,协调产品的设计任务,而且其他部门如工艺、制造、质量等小组也要参与产品的设计工作,对产品设计方案提出修改意见等,从而使得整个模具设计工作一次成功。
1.1.8其他绿色设计:锻造、冲压车间是机械工厂的高噪声车间之一。大量的锻压设备在生产运转过程中所产生的强烈噪声,危害工人的健康,影响了生产效率,干扰了环境的安宁。因此,在进行模具设计的时候,必须对噪声加以控制和消减。对于锻造设备,如使用排气消声器、用液压模锻锤代替蒸空模锻锤等等。对于冲压设备,消减声源噪声的措施有:用V带传动代替齿轮传动;以摩擦离合器代替刚性离合器;采用铸铁机身以增加压力机的刚性和减震能力;作好飞轮等回转体的动平衡等等。控制噪声传播的途径有在轴承和轴承座之间加弹性衬套;在压力机产生噪声的主要部位加盖隔声罩;采用具有油减震器的无冲击模架等等。对于注塑模具,浇道设计上要注意浇道凝料与塑料制品的体积比率,一般应小于30%。如果达不到,就要考虑进一步优化浇道设计和调整型腔数量,或者采用热流道技术。热流道技术在塑料原料的节约上有突出的优势,在产品价格竞争日益激烈的今天,这一点尤为重要。因此近几年该技术的应用得到快速普及。
1.2模具的绿色制造工艺:在模具绿色制造过程中,采用绿色制造工艺也是实现模具绿色制造的一个重要环节,它是一种既能提高经济效益,又能同时减少环境影响的工艺技术。近来年,随着先进制造技术在模具行业的推广,模具行业也向着绿色制造工艺方向努力。目前,在模具行业中应用的较为典型的先进制造技术有:
1.2.1快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing,RP&M)[4-5]:
快速原型制造是一项集计算机、激光、数控及精密传动等技术于一体的先进制造技术,其在原理上突破了传统加工技术采用材料“去除”的原则,而采用材料“逐层堆积”的原理,能根据产品的CAD数据,快速地制造出具有一定结构和功能的原型,甚至产品,由此可有效地加快新产品的开发速度。而以RP&M原型作母模来翻制模具的快速模具制造技术,进一步发挥了快速成型技术的优越性,可在短期内迅速推出满足用户需求的产品,大幅度降低新产品开发研制的成本和投资风险,缩短了新产品研制和投放市场的周期,在小批量、多品种、改型快的现代模具制造模式下具有强劲的发展势头。
1.2.2虚拟制造技术(VirtualManufacturing)[1]:
虚拟制造是对制造过程中的各个环节,包括产品的设计、加工、装配,乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模,形成一个可运行的虚拟制造环境,以专门的虚拟软件技术为支撑,借助高性能的硬件,在虚拟制造环境中生成数字化产品,实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验,从而缩短模具产品的设计与制造周期,降低开模的开发成本,提高快速响应市场变化的能力。
1.2.3高速切削(HighSpeedMachining,HSM):
高速切削在模具领域的应用主要是加工复杂曲面[6],其中高速铣削(也称为硬铣削,HardMilling,HM)可以把复杂形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的模具完全可用高
速铣削来代替电加工;对深腔小曲率半径的模具可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工,而电加工只作为精加工。这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗,这对保护环境的贡献是不言而喻的。同时,极大地缩短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。
1.3模具的绿色包装:模具的绿色包装是模具销售过程中涉及到的绿色问题,它着重从保护环境的角度出发,尽可能使模具产品进入销售、使用、废弃的物流过程中,其对环境资源消耗和废弃物产生量最小。模具的绿色包装主要包括三个方面的内容:模具包装材料的选择、模具包装结构和模具包装材料的回收。具体来讲,第一方面就是在模具远程配送过程中,在不影响包装强度的前提下尽可能使用一些常见的木制材料(如合成板),这是由于模具产品不同于其他一些精制产品,它不太注重产品的外包装精美问题,只关心产品的内在保护质量。第二方面就是要合理设计包装箱内部结构,从而简化包装复杂度。即多个零件尽量在一个包装箱中放置。同时,为了避免零件之间在运输过程中互相摩擦造成磨损而影响模具产品表面质量,可在其中多放置一些软性材料来隔离。第三方面就是要在包装箱上注明包装材料的可回收性标志及回收处理方式。如果用户不能处理或难处理的,可注明可寄回原处处理,并给予一定的经济补偿。这样的处理表面上看会使初期的成本可能有所增加,但从长远来考虑,这也是节省成本的好方法。
1.4模具的绿色维护:在模具的使用过程中,由于其特殊性,要经常进行模具的修模工序。因此,同模具绿色制造过程一样,修模过程也需要进行绿色处理。比如,在进行尺寸修模时,尽可能进行人工修护,少用或不用机加工;少用或不用有害溶液对模具进行表面处理,如盐酸或甲醇等;在维护模具表面硬度方面,尽可能减少热处理工序等等。
1.5模具的绿色回收、再处理:由于新产品的不断开发以及产品更新换代的步伐不断加快,旧产品模具必将被逐一淘汰。如何对废弃模具进行回收处理,这是目前一直困扰模具行业无法得到解决的问题。提出模具绿色制造问题,很大一部分原因就是要有效地解决这个问题。如果模具在设计和制造阶段就采用了绿色概念,则后续的回收处理就比较简单,即只需根据模具的具体磨损情况,有针对性地进行拆卸,取其可用部分,进行适当修护加工,就可应用到新模具产品上,而剩余部分则可作废料处理。
绿色制造研究范文第4篇
（1.合肥工业大学 机械与汽车学院，安徽 合肥 230009；2.开封大学 机械与汽车工程学院，河南 开封 475004）
摘要：本文介绍了在绿色制造概念下的空分设备备件的绿色制造工艺技术，强调了基于低物耗、低能耗、废弃物少、低噪声等思路下的具体绿色制造工艺技术措施.
关键词 ：空分设备备件；绿色制造；绿色制造工艺技术
中图分类号：TQ116文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）02-0017-02
人类社会进入21世纪后，与自然的协调、可持续发展已成为时代的主题.一方面，制造业已成为创造人类财富的支柱产业，是人类社会物质文明和精神文明的基础.另一方面，在将制造资源转变为产品的制造过程中和产品的使用和处理过程中，消耗了大量有限的资源并对环境造成了严重的污染.如何使制造业减少资源消耗和尽可能少地产生环境污染是21世纪制造业面临的重大问题之一.于是，一个新的制造模式——绿色制造，由此产生.绿色制造又称环境意识制造、面向环境的制造、生态制造等，是指在保证产品功能、质量的前提下，综合考虑环境影响、资源利用效率的现代制造模式，它借助各种先进技术使产品在设计、制造、包装、运输、使用到报废及回收处理的整个生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，资源利用率最高，能源消耗最低，实现企业经济效益与社会效益的协调优化.
作为在国民经济中占据重要地位的空气分离设备（简称空分设备）行业，引入绿色制造技术，对于该行业未来可持续发展具有重大意义.在空分设备备件制造中，采用绿色制造工艺技术，首先要技术上可行，其次要满足环境法规要求，具有良好的环境性能，第三要有较好的经济性，并力争实现三个效益的统一.
1 采用低物耗的绿色制造技术
原材料(尤其是一些不可再生的金属材料)的大量消耗,将不利于空分设备行业的可持续发展,因此应积极推广资源消耗少的绿色技术.也就是在备件制造中,优化工艺方案,采用先进的加工技术,尽量节约原材料，具体可采取以下绿色工艺技术：
1.1 绿色材料
绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的使用功能,又要与环境有较好的协调性.这样,可改善空分设备产品的功能,简化结构,减少所用材料的种类.可以选用易加工的材料,低能耗、少污染的材料,可回收重用的材料(如铝材料).同时采用天然可再生材料(如柳条、竹类、麻类木材等)用于产品或备件的外包装.
1.2 精密成形技术
随着新技术、新工艺的发展,精铸、精锻、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟,不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗,而且也能大大减少机械加工量,有些成形件(如精锻的齿轮精度可达7级)不需要机械加工就可直接使用.
1.3 节水型制造技术
水是一种既常见又宝贵的资源,在空分设备备件制造中起着重要的作用.但由于我国北方和西北缺水,从绿色可持续发展的角度,应积极探讨节水型制造的新工艺.干式切削就是一例,它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应,是理想的机械加工绿色工艺(欧洲有半数的企业已采用干式切削).它的应用不局限于铸铁的干洗削,也可扩展到机加工的其他方面,但要有其特定的边界条件,如要求刀具有高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性,机床则要高速切削,并有冷风、吸尘等装置.
1.4 减少加工余量
若备件的毛坯粗糙,机加工余量较大,不仅消耗较多的原材料,而且生产效率低下.因此,有条件的地区或企业可组织专业化毛坯制造,提高毛坯精度.
1.5 无屑加工技术
对铜、铝等非铁金属零件上的孔,采用挤光刀进行挤光加工,可提高孔的耐磨性,降低表面粗糙度,同时也可以不产生切屑,减少了材料的消耗.
1.6 采用新型刀具材料
减少刀具(尤其是复杂、贵重刀具)材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要方面,对此可优化刀具几何参数,采用新型涂层刀具,提高刀具寿命.
2 低能耗的绿色制造技术
空分设备备件制造业每年都要消耗大量的动力、能源,随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油价格的不断波动,节能降耗已是当务之急,因此可采取以下绿色技术：
2.1 大力提高各类能源利用率
加快节能技改,提高能源利用率,采用节能型电机、风机,淘汰能耗大的老式机床.许多旧设备效率低、能耗高、性能落后，对这些设备进行更新、改造，不仅可提高效率、减少能耗，而且能为企业节约成本.
2.2 工艺节能
改变传统加工中能耗大的机械加工工艺,采用先进的节能新工艺,如高速切削.高速加工具有切削力小、散热快、加工过程稳定性好等优点，高速切削技术与干切削技术的有机结合，将获得生产效率高、加工质量好和无环境污染等多重利益.
2.3 通过管理节能
加强空分设备企业的设备管理,堵塞“滴、漏、跑、冒”现象,及时调整设备负荷,避免设备空车运转等不必要的浪费.
2.4 采用绿色设备
随着绿色技术的深入,机械制造装备将向着低能耗,与环境相协调的绿色设备方向发展,出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等.绿色设备减少了机床材料的用量,优化了机床结构,提高了机床效率,不使用对人和生产环境有害的冷却介质.
3 废弃物少的绿色制造技术
空分设备备件在机械制造过程中,产生了诸如冒口、型砂、废锻坯、切屑、废液等废弃物,既浪费了资源,又污染了环境,必须加以处理.
3.1 降低废品率
机械加工中的废品来源于毛坯成形、机加工、检验、装配等环节.针对不同的加工阶段，应采取相应的措施,如提高材料成形技术、减少铸锻件废品;严格机加工规程,精心操作,必要时采取补焊等补救措施;采取分组、修配等多种装配工艺,减少废品率.
3.2 磨屑二次资源利用
切屑的回收回炉再利用,是众所周知的.在磨削中,磨屑的处理较为棘手,但如果采用了干式磨削,磨屑处理则较为方便.由于CBN砂轮的磨料是立方氮化硼,砂轮的磨削比高,磨屑中很少有砂轮的微粒,磨屑纯度很高,可通过一定的装置,搜集被加工材料的磨粒,作为二次资源利用.
3.3 快速成形技术
应用材料堆积成形的原理,辅以光、电、热等手段,将零件的三维图形通过固化、粘结、烧结、熔结等方式,快速地实现材料的迁移、堆积,实时制造出零件的原形,突破了传统机加工去除材料的方法,已在模具、微型机械零件的快速成形中得到应用.RP(Rapid Prototyping)能较好地适应备件制造的多品种、小规模、快速成形的要求，成形机占地面积小，样件材料获取方便，资源能源消耗量不大，与环境有良好的协调性，此外也可避免电火花或机床加工时所产生的作业环境污染，适合于绿色制造.
4 低噪声的绿色制造技术
空分设备行业由于锻造、冲压、电动机、切削、传动等因素,产生了大量的噪声,将损害工人的作业效率,易造成操作失误.绿色制造对噪声也有一定的要求,为此应从以下方面进行改进：
（1）改进机械设计和传动：选用发声小的材料来制造机件,改进传动装置和采用低噪声设备;提高回转件的动平衡,减少机械振动,避免振动部件与容易辐射噪声的机件直接相连,采用软连接等方式降低噪声.
（2）加强设备管理:及时维护和设备,使设备运行良好,避免设备运行不正常所引起的噪声.
（3）改进工艺及操作方式：如用液压代替锻压,用焊接代替铆接等.
（4）在某些车间和工段,让高噪声设备尽可能远离噪声敏感区,把噪声非敏感方向朝向噪声源.
（5）在传播途径上采取吸声、隔声、减振和消声等具体措施.
总之，空分设备行业采用备件绿色制造工艺技术，是实施制造业环境污染源头控制的关键途径，是国际制造业的重要发展趋势，是21世纪制造业实现可持续发展的必由之路.
参考文献：
〔1〕刘光复,刘志峰.绿色制造[M].北京:中国科学文化出版社,1999.
绿色制造研究范文第5篇
[关键词]循环经济；造纸工业；林纸供应链；绿色共生；模式
[中图分类号]F406.2
[文献标识码]A
[文章编号]1671-511X（2012）04-0029-07
造纸工业是与国民经济和社会发展关系密切的重要基础原料工业。我国造纸工业的工业总产值年增长率在2001年以来一直保持在10%以上，均高于同期GDP的年增长率。目前，我国纸及纸板产量在全球总产量中所占的比重已超过15%，仅次于美国，居世界第二位。但另一方面，在国家统计的41个行业中，造纸工业废水排放量仅次于化工制造业，位居第二。废水中COD（化学需氧量）排放量占全国工业COD总排放量的33.0%，高居第一。2005年6月，重庆市对40个区县19个行业进行了核算，发现造纸行业的绿色GDP为负值。由此可见，环境保护问题已成为关系到造纸工业能否生存与发展的重大问题。
1990年，英国环境经济学家D.W.Pearce和R.K.Turner在《自然资源和环境经济学》一书中首次使用了“循环经济”（circular economy，CE）一词。20世纪90年代后期，循环经济被视为可持续发展的必由之路，已成为席卷世界的发展潮流。我国造纸业的许多专家十分重视循环经济理论在我国造纸工业中的应用，他们通过分析我国造纸工业实施循环经济的必要性、适应性和基础条件等，认为现代造纸工业是发展循环经济的理想载体。为实现造纸工业的循环经济，许多学者分别从造纸业所涉及的森林资源保护和培育、合理利用非木材纤维原料、木材等原材料的减量化利用、废纸造纸、节能和节水、热电联产、清洁生产、污染控制等单项技术做研究，还从造纸工业循环经济的规范化管理、运行模式和综合评价等管理领域进行研究。在此基础上，一些学者将研究的视野拓宽到由多个造纸公司及其相关企业构成的循环经济系统，例如，造纸工业的生态工业园、产业集群等。由于原料供应一直是我国造纸工业发展的瓶颈，因此今后的研究趋势是将造纸工业系统与木材原料培育系统联系成一个更大的产业与生态复合系统来探讨其循环经济问题。为此，笔者在以上研究成果的基础上，进一步把视野拓展到生态与产业共生发展的领域，把造纸工业循环经济系统看作是一个林纸绿色供应链系统，探讨其总体发展思路、绿色共生（又称为互利共生）特性以及实现绿色共生的循环经济模式。
一、造纸工业循环经济的总体发展思路
随着我国社会经济的高速发展，经济增长与资源、环境之间的矛盾日益尖锐。我国造纸工业的发展已不具备西方工业化初期的发展环境，所面临的资源约束和环境挑战比任何一个西方大国在工业化过程中所遇到的形势都更加严峻。因此，我们必须充分认识我国造纸工业发展的条件、约束和规律，彻底转变“大量伐木、大量生产、大量消费、大量废弃”的粗放式经济增长方式，取而代之的应当是以“高营林、低采伐、高利用、低排放”为特征、以共生发展为核心的循环经济方式。
（一）我国造纸工业循环经济的初步实践
现代造纸工业的主流是以木材纤维为原料，因此造纸工业循环经济是一种将森林资源培育、造纸工业清洁生产与废弃物综合利用等融为一体的生态经济，是实现人与自然和谐相处的新型经济增长模式。自从2001年“国家生态工业（制糖）建设示范同区”在广西贵港市正式挂牌后，包括造纸工业在内的循环经济的初步实践在我国陆续开展，并取得了一定的成效。
2005年10月，同家发展和改革委员会、国家环境保护总局、科技部、财政部、商务部和国家统计局等6个部委联合下发了《关于组织开展循环经济试点（第一批）工作的通知》，正式启动国家循环经济试点工作。试点单位包括贵州赤天化纸业股份有限公司、山东泉林纸业有限公司、广西贵糖（集团）股份有限公司和广东江门甘蔗化工（集团）股份有限公司等。这些第一批试点的企业在发展循环经济方面都已逐步取得比较显著的成效。在第一批循环经济试点工作的推动下，国内一批装备精良、工艺先进、产品质量高的大规模造纸工业企业成为了推进造纸工业循环经济的先行者。这些企业大都在污染治理方面达到了国际先进水平，实现了企业生产与生态环境的协调发展。例如，石河子国家生态工业（造纸）示范园区规划建设的生态产业群、金光集团APP的“林-浆-纸一体化”发展模式，以及泰格林纸集团公司、山东华泰集团、海南金海浆纸业公司、泉林股份和太阳纸业等纷纷开展了循环经济的实践。这些林纸一体化的循环经济初步实践为我们进一步探讨造纸工业循环经济的目标、特性和模式提供了很有价值的依据。
（二）造纸工业循环经济的目标分析
根据绿色共生型循环经济的思想，在对国内外相关研究和实践进行总结的基础上，结合我国林纸一体化发展的现状和趋势，笔者提出构建造纸工业循环经济系统的总体和具体目标。
1 总体目标
以绿色共生型循环经济思想为指导，以造纸工业企业为核心，将林业和造纸工业等产业联合构建林纸绿色供应链系统。将该供应链系统的资源链、价值链和生态链循环有机联系起来，构建造纸工业的循环经济系统。从根本上缓解直至消除造纸工业对资源、环境与生态的负面影响，同时增强对森林资源和生态环境系统的促进作用，从而实现我国林纸绿色供应链的可持续发展，并为社会经济的可持续发展做出重要贡献。
2 具体目标
根据以上总体目标，我国造纸工业循环经济的具体发展目标可进一步分解和细化为以下几个方面：
（1）降低造纸工业循环经济系统各环节的单位资源和能源消耗，提高资源和能源的利用率；
（2）加快纸产品废弃物的回收和利用的产业化进程，提高消费过程废弃物的回收利用率；
（3）按照《清洁生产促进法》的要求，采用先进的环保型工艺技术与设备，在造纸工业企业中全面推行清洁生产，从源头降低污染物的发生量；
（4）加强造纸工业生产过程中“三废”的物质循环利用，促进造纸工业企业内部“小循环”的良好运行，以降低生产成本和污染物的输出量；
（5）改善造纸工业环境保护的硬件设施和管理水平，提高“三废”处理率和污染物的去除率，以降低污染物的最终排放量；
（6）调整和优化造纸工业的原料结构、产品结构、规模结构、资本结构，推进造纸工业的产业升级和绿色化进程；
（7）根据循环经济的3R原则（减量化reduc-tion、再利用reuse和再循环recycle），以及4R+D模式（除3R外，还要考虑再制造remanufacture和废弃物处理disposal），将产、加、销、林、工、商等环节有机整合，构建并完善造纸工业循环经济系统的资源链、价值链和生态链循环机制，推进造纸工业循环经济向纵深发展；
（8）构建并完善促进造纸工业循环经济系统的政策法规，建立良好的循环经济支撑体系。
此外，在造纸工业循环经济发展和演化的各个阶段，还需要确立符合各阶段特点及要求的更为具体和明确的发展目标和发展重点。
二、造纸工业循环经济的绿色共生特性
从林业造纸的原理上看，林纸绿色供应链具有发展共生型循环经济的良好的技术经济条件和产业组织可行性，主要表现在以下几个方面。
（一）原料的可再生性
现代造纸工业的主要原料为木材纤维，属于可再生资源。这类资源不像矿物资源那样越采越少，只要运用绿色共生的思想，加强科学管理，使森林资源培育和造纸工业之间相互协调，形成共生发展的良性循环，造纸工业原料完全可以实现永续利用，森林生态系统也完全可以实现健康发展。这在造纸工业发达的国家已有许多成功的范例。例如：芬兰造纸工业非常发达，是世界第二大纸和纸板出口国，而芬兰造纸工业发展百年来，森林覆盖率不降反升，已达到70%。其主要原因是政府将市场机制和行政管理机制有机结合，使企业做到“每砍一棵树，栽活三棵苗”。如今，芬兰森林资源的年增长量，要比采伐量高出1/3以上。
（二）纸产品的可回收性
造纸工业绝大多数产品可在使用后加以回收和再利用。例如，各种废纸经回收后可代替木材原料再次用于造纸，大大节约了原生木材资源，从而缓解木材原料的供需矛盾。因此有人将废纸称为“第四种森林”（其他3种森林为原始森林、天然林和人工林）。目前，在世界范围内，废纸原料占造纸原料的平均比重约为40%。我国从2000-2009年废纸原料占造纸原料的比重平均为52.4%，其中国内废纸占废纸原料的59.1%，进口废纸占40.9%。我国的废纸进口量居世界第一位，但我国本国的废纸回收率则比较低，只有30%。而日本的废纸回收率为78%以上，德国为83%，芬兰城市里的旧报纸和杂志回收率几乎达100%。由此可见，我国废纸回收利用的潜力很大。
（三）对非环保材料的替代性
随着科学技术和社会经济的不断发展，纸产品的生产和需求正朝着数量不断增加、品种不断丰富和质量不断提高的方向发展。各类新型的纸产品不断涌现，不仅能很好地满足消费者的各种需求，而且在许多情况下能够有效地替代那些不可再生的、稀缺的和难以降解的非环保材料制成品，从而达到节约不可再生资源和保护环境的效果。根据世界银行发表的中国环境报告测算，每年环境污染给大陆地区造成的损失达540亿美元，占全国GDP的8%，几乎冲抵了我国的年经济增长量。以塑料垃圾为例，全球每年产生的塑料垃圾达1.7亿吨，我国达1100万吨，占世界总量的6%。我国有13亿人口，如果每人每天使用一个5克的塑料袋，全国每天将产生6500吨，即每年产生237.25万吨的塑料垃圾。因此，用纸产品替代塑料制品可以大大降低日益严重的白色污染。此外，用建筑纸、纸钢、农用纸地膜、泡沫纸等特种纸替代多种非环保材料。
（四）环境污染的可控性
在传统的制浆造纸生产技术和装备条件下，环境污染是非常严重的。而目前我国一些大型的现代化造纸企业已基本掌握了生产过程中所产生的“三废”（废水、废气和废渣）的治理技术，先进的生产线、清洁生产技术和相关环保装备已在许多造纸企业得到应用。同时，造纸工业中的化学品及废料的综合利用技术也在不断提高，不仅减轻了污染治理的压力，同时也使企业在回收利用中获得一定的经济回报。近年来，一些新的低污染的制浆造纸新技术正在相继涌现，并被推广和应用，如深度脱木素技术（包括MCC、EMCC、ITC、低固形物蒸煮、快速置换加热间歇蒸煮RDH等技术）、低固形物蒸煮技术、无元素氯（ECF）漂白技术、活性污泥法废水处理技术、生物制浆造纸技术、爆破制浆技术等。这些新技术的采用可以从源头上减少造纸工业生产过程中污染物的发生量，并在很大程度上实现资源的循环利用，为造纸工业实施循环经济模式提供了必要的技术支撑。
（五）生产用水和废液的可回用性
造纸工业一向被视为“用水大户”，因此水资源紧缺是制约我国造纸工业发展的瓶颈之一。近年来，一些实现制浆造纸水循环利用的新技术、新工艺和新设备被陆续采用。诸如中浓技术、全无氯漂白技术和外排废水的高效深度处理等技术的开发，极大地降低了清水的消耗量。有些产品和生产线通过水资源的循环利用，甚至可以实现废水的零排放。
另外，制浆造纸生产过程中的废液也可以进行回收和综合利用。例如：碱法制浆蒸煮过程中所产生的黑液，经过回收处理后可以回收纤维、碱、石灰和热能等，并可再回用于制浆过程。同时，在黑液的回收过程还可以得到胡敏酸铵、二甲亚砜、塔罗油等有用产品。这样，既可以降低环境污染，又可以降低生产成本，提高经济效益，而且还可以将碱回收过程所产生的蒸汽用于制浆和发电（即下述热电联产特性）。
（六）能量的自给性——热电联产特性
热电联产是指既生产电能又生产热能的能源利用形式，具有能源消耗低、利用效率高、供给质量高、灵活性强等特点，是提高企业能源综合利用率的有效利用方式。造纸工业对电能和蒸汽的需求量很大，且消耗量比较均衡，因此可以通过热电联产等方式实现能量的自给。这方面已有成功的范例，一些现代化的商品浆制造企业都有高效的能量回收系统，可使其所需能量实现自给有余。一些浆纸联合企业的能量自给率也可达到57%以上。美国在近20年间，凭借其制浆造纸工业的技术进步，单位产品的能源消耗下降了20%，自产能量在总能耗中的比例提高了16个百分点。另外，巴西的Aracru浆厂、德国的Stendal浆厂、印尼的Kerinci浆厂、芬兰的Joutseno纸浆厂、德国的Rosenthal浆厂等企业都拥有先进的热电联产系统，通过碱回收锅炉产生高压蒸汽，一部分回用于制浆，一部分用于发电，除了保障本企业的用电外，还有14%-48%的富余电能外卖。
（七）供应链的可拓展性
造纸原料木材的生物学特性导致其具有较长的培育周期，而林木资源的稀缺性使得木材资源价值的深度挖掘尤为重要。同时，林纸供应链呈现出较强的可拓展性，供应链的长度、宽度、网络化程度和价值链等方面都具有较大的扩展空间，这将有利于循环经济结构的优化和升级。通过提升产品的加工深度，提高产品的科技含量和产品附加值，深入挖掘其经济效益，可以使得相同的资源投入产生出更高的经济价值。换句话说，可以使得产生同样的经济效益所消耗的资源量最小。
林纸供应链除了涉及林木种植、木材采运、制浆、造纸、纸制品生产、纸产品销售等一系列环节外，还与木材加工业、农业、机械制造、化工、印刷、包装、物流、环境保护、资源回收等诸多产业有较大的关联度。因此，造纸工业循环经济结构可以从企业内部逐步拓展到企业外部，从单一行业拓展到多个行业，甚至融入整个国民经济的大系统。而林纸绿色供应链的快速发展和链条拓展，不仅会使得供应链各企业得到较大的经济收益，而且必将带动地区或更大范围内相关行业和区域循环经济的发展，以及区域生态环境的改善。
（八）循环形态的多样性
传统的造纸工业以产品为导向，为实现产量和利润的最大化不惜耗费更多的资源。而造纸工业循环经济系统强调节约成本，减少不必要的资源浪费，生产过程中产生的“三废”不能简单地直接排放或丢弃，必须对它们进行有效的处理和资源化利用，从废弃物中发现资源的残留价值。为此，造纸工业循环经济结构的一个重要特点就是具有多重逆向反馈结构，形成资源利用的多重闭合回路，以实现“物尽其用”的循环经济思想。这些回收、处理、再利用和再循环环节有些在造纸企业内部开展，有些则会进入林纸供应链的其他企业或其他行业，既有线状结构，又有环状和网状结构，并由多个错综复杂的资源链、价值链和生态链交织在一起。这样，一方面可以提高资源的利用率，降低成本；另一方面可以减低废弃物的排放，实现经济效益和生态环境效益的双赢，从而促进经济系统和生态系统的共生发展。
（九）与生态环境的共生性
造纸工业一方面是木材资源的主要消耗者和环境污染的重要来源，但另一方面又可以促进人工林的大规模培育，并通过污染治理和资源循环利用等方式降低对生态环境的破坏。因此，如果运用循环经济的共生发展模式，可以使得造纸工业向有利于生态环境的方向发展，从而实现造纸丁业和生态环境保护的相互促进和良性循环。在这一过程中，循环经济的价值链循环为林纸绿色供应链共生模式的形成、稳定和完善提供了客观条件及可能性，是促进林纸供应链的资源链和生态链可持续发展的动力和纽带。价值链的完善将极大地激发林纸绿色供应链各环节中的营林企业、林农和营林投资者（如造纸工业企业）节约资源、提高资源的利用率、保护环境、建立和培育工业原料林的积极性，进而促进资源链和生态链的形成和发展，使得森林资源不断增长，并使得森林生态效益得到很好发挥。
三、造纸工业循环经济的5R模式
从以上分析可知，造纸工业循环经济系统不仅要遵循3R原则，还要应用循环经济的4R+D模式。根据上述造纸工业循环经济的目标和特性，并通过大量的实际调研，可以设计出图1所示的造纸工业循环经济的5R模式。为了简化该模式的系统结构，我们把4R+D模式中的再制造（remanufacture）纳入再利用的范畴，废弃物处理（disposal）纳入再循环的范畴。这样，造纸工业循环经济系统包含了5个子系统：减量化子系统（reduction）、再循环子系统（recycle）、再利用子系统（reuse）、再分配子系统（re-distribution）和再营林子系统（reforestation）。其中，再分配子系统、再营林子系统是一般循环经济系统所没有的，是独具林纸绿色供应链特色的循环经济要素。它们在实现造纸工业和森林生态绿色共生发展的过程中将起到关键的作用。下面，对各子系统的功能分别进行进一步设计（图1）。
（一）减量化子系统
减量化子系统由制浆造纸生产过程、营销过程和消费过程组成。造纸工业企业通过林纸绿色供应链内部的原料供给或从资源市场上购置木材资源以及生产所需的各类资源，进行生产活动；生产出的纸产品进入纸产品市场销售；然后，纸产品进入消费阶段（包括最终消费或用作其他产业的原材料）。减量化子系统主要包括以下几个方面的减量化：减少各环节的资源消耗量、废弃物的产生量、污染物的发生量、CO2的排放量（降低能源消耗）、纸产品营销（含物流和销售等）过程的损耗量和纸产品的使用量等。
制浆造纸生产过程输出废料或废弃物可以通过以下两种循环重复使用，使资源得到充分的利用，从而减少生产过程的整体资源消耗：①企业内部的小循环：制浆造纸的废余原料（如废品纸、裁切余料、黑液等），通过企业内部的再利用子系统（如碱回收、纤维回收系统等）的资源化处理后，得到再生资源或能量，又回用于生产过程；②企业外部的大循环：制浆造纸的废弃物（如污水、污泥、废渣等）通过再循环和再利用子系统处理后，再用于生产过程，或通过再营林子系统间接地用于生产过程。
（二）再循环子系统
产品消费过程产生的废纸和生产过程产生的废弃物通过废旧物品回收市场等回收渠道，对废弃物进行分拣，可利用的废物资源进入再利用子系统，不可利用废弃物经污染处理后进入最终处置环节。回收的废弃物除了上述造纸业的废弃物外，还包括来自其他产业的可用于造纸的废弃物，如废弃家具、废弃的建筑板材和人造板、废旧木地板和其他木制品等。这些废弃物的种类、来源、产品结构和使用过程等比较复杂，有可能因腐烂、被有害物质侵害、难以拆解等原因而无法再利用，成为不可利用的污染物，需要对其进行防污染处理。可以利用的废弃物经过资源化处理或再制造后的剩余物成为不可利用的污染物，也需要进行防污染处理。经过防污染处理后的物质，在达到环境保护的要求后，就可以通过某种恰当的方式排放到大自然中去，如填埋到土壤中，或分散开来排入具有自净能力的河流和湖泊中等。
（三）再利用子系统
再利用子系统对来自减量化子系统和再循环子系统的废弃物进行处理和再利用。根据循环经济的4R+D模式的运行过程，按照分级或分层次多次使用的方式，再利用过程分为以下3个层次：①对于可以直接利用的旧产品或旧原料，可以通过旧货交易市场或实物捐赠等渠道进入使用过程，延长产品和原料的服务时间，避免这些资源过早和过多地成为废物和垃圾。例如，旧书刊的再利用等；②再制造，即对使用过的废旧纸产品或生产过程中产生的略有瑕疵的不合格纸产品，采用高技术修复和改造后，使再制造产品质量达到或超过合格新产品，然后进入使用过程；③对于无法使用和再制造的废旧纸产品，或可提取有用成分的生产废弃物，可以通过资源化处理将废物再次变成可用资源，实现资源的再利用，以减少最终的废物和污染物。
举例来说，制浆造纸生产过程中产生的废弃物，如蒸煮废液、废汽、废水、污泥、废纸和剩余能量等，可以进行以下处理和再利用：①在制浆生产过程中产生的黑液，通过蒸发和燃烧处理后产生的蒸汽可以回收利用，一方面再用于制浆蒸煮过程，另一方面可用于发电和供热，进行能量回收，再用于制浆和造纸过程；②黑液通过蒸发和燃烧处理后产生的绿液，经过苛化和石灰煅烧处理，可以产生白液，进行碱回收，再用于制浆过程；③通过酸析法提取木素；④造纸过程产生的白水也可回收，用于制浆过程；⑤制浆造纸过程产生的污泥和废水，经过加工可以作为有机肥料和富含有机营养物质的再生水，返回到速生林培育过程中；⑥造纸生产过程产生的次品纸和裁切废纸，可以作为制浆原料，重新进入生产过程；⑦木材加工剩余物，经处理后可以作为制浆原料；如此等等。
（四）再分配子系统
尽管在森林资源培育、纸产品生产、销售、回收、再制造等各环节之间的交易过程中，已经有过一次利益的分配，但是各环节的价值增值量是不同的，尤其是森林资源培育的价值量较低。这就是为什么林木资源供给量不足已成为我国造纸等产业的发展瓶颈的一个重要原因。为解决这一问题，需要通过再分配子系统进行利益的再次分配，使得各个环节获得公平合理的收益，这样才能充分调动各种力量投资或从事森林资源的培育。当初始分配不合理时，需要通过循环经济系统的协同层进行利益分配的优化与协调，尤其是提高森林资源培育环节的利益分配，这样才能提高企业和林农投资和从事营林活动的积极性。此外，还需要通过生态补偿机制以及碳汇交易和排污权交易等机制，对从事森林资源培育、森林生态建设、环境污染控制和环境保护的地区、企业、林场和林农等进行利益再次分配，使得全社会因为资源、生态和环境的改善而获得的利益能够回馈森林资源培育和生态建设。
（五）再营林子系统
再营林子系统的任务主要包括以下几个方面：对于因森林资源的采伐而减少的林木，需要及时进行树木补种；对于因社会经济发展和自然灾害等因素而减少的林地，需要进行森林培育，努力扩大森林面积、提高森林蓄积量；对于因造纸工业发展而不断增长的木材原料需求，需要提前进行营林规划，有计划地扩大原料林基地建设的规模；对于日益降低的森林生态效益，需要按照科学营林的方法，避免单一树种、单一林龄、统一采伐的人工林对森林生态的破坏，努力提高人工林的生态效益。通过以上措施，森林资源培育环节能够大幅度提高其固碳制氧的功能，为造纸工业的发展提供充足的木材原料，为社会经济的发展提供良好的生态支撑和环境容纳量。
六、我国造纸工业实施5R循环经济模式的建议
根据上面对造纸工业绿色共生特性和5R循环经济模式的研究可见，造纸工业不仅适合推行循环经济，而且通过其独特的再分配和再营林子系统的有效运行可以实现产业与生态的互利共生。目前我国造纸工业实施循环经济主要集中在减量化、再循环和再利用的传统3R子系统。根据国家环保总局统计，2000年我国制浆造纸业的水重复利用率为35.3%，2004年为45.8%，2008年为55.2%，循环用水成效显著。2000年我国废纸浆比重为40.9%，2004年为51.7%，2008年为60.3%，废纸回收利用也取得了长足的发展。自2000年以来，为了加快制浆造纸工业现代化的步伐，通过引进国外先进技术装备，大大提升了国内制浆造纸企业的装备水平，一些大型造纸企业的污染治理已达到国际水平。此外，5R循环经济模式的实施已初现端倪。近几年，造纸工业原料林基地建设规模迅速扩展，湖南泰格林纸集团、山东晨鸣纸业集团、山东华泰集团、金光集团APP（中国）、宁夏美利纸业集团等公司先后开展了林纸一体化建设。截至2004年，全国制浆造纸原料林造林面积已达113.3万hm2，2008年达到114.5万hm2，为制浆造纸工业实现绿色共生型5R循环经济模式奠定了基础。
为了克服我国造纸工业循环经济目前存在的资源回收利用范围较窄、纵向资源链长度较短、横向资源互补尚未形成、林纸“一体”而不“共生”、价值链促进资源链和生态链良性循环的机制比较薄弱等问题，我们提出以下进一步实施5R循环经济模式的对策建议。
（一）完善传统3R子系统
在传统3R子系统建设方面，制浆造纸企业首先要牢固树立绿色共生的战略思想，切实制定和实施循环经济建设规划，摆脱污染产业的制约，走绿色产业之路。其次，要完善纤维原料、水资源、能源和化工原料，以及废水、废气和废渣的回收和循环利用系统。同时要实行清洁生产，加大污染治理，减少污染排放。再次，将产、加、销、林、工（纸）、商等环节整合成一个有机联系的一体化系统，并不断延伸和拓展林纸供应链，形成更大范围的循环经济系统。此外，政府有关部门应尽快出台废纸回收利用政策和相关的实施细则及管理办法，从立法、税收、社会宣传等方面人手，支持废纸的回收和利用。建议有关行业管理部门，加快制定国家废纸分类标准及有关质量检测标准，以保证废纸回收的质量，改变废纸原料主要依靠进口的局面。
（二）优化再分配子系统
在再分配子系统建设方面，首先要以经济和环境效益为综合目标，以纸产品市场需求为导向，以制浆造纸企业为核心，以纸浆原料林基地为依托，以利益分配为驱动力，通过营林和造纸投入的资本纽带和共同利益的契约纽带将制浆造纸企业、营林企业或其他投入主体联系成一个利益共同体，形成良性循环的多层次绿色供应链系统。其次，要通过相关政策的导向和法律约束，建立健全生态补偿机制，对于生态林和发挥了显著生态作用的人工林的贡献者或地区给予必要的生态补偿。再次，要完善营林投资的优惠政策，以调动各类营林投资者和劳动者的积极性。此外，要建立碳汇交易和排污权交易等市场机制，将优化利益分配与实现环境保护目标有机结合起来。
（三）强化再营林子系统
在再营林子系统建设方面，首先要采用先进的栽培技术和森林管理措施，培育出优质、价廉的制浆用材，提高造纸用木材纤维原料的比率。其次，要优化林木采伐政策，一方面，针对造纸原料人工林的采伐制定比生态林适当宽松的采伐政策，以调动企业和林农的营林积极性，并适应制浆造纸生产的特点；另一方面，人工林的培育与采伐也不能毫无约束，也要注意发挥其应有的生态价值。再次，生态林的禁伐也不能绝对化，为适应森林管护的自然规律，科学开展抚育性采伐和优胜劣汰式的间伐。此外，要鼓励人工混交林的培育，以避免单一树种的生态风险，提倡自然力和人力的有机结合，大力发展近自然林业。
